Ιδρύθηκε επίσημα σαν δήμος στις 17 Δεκεμβρίου 1864 μετά την ένωση των Επτανήσων με την Ελλάδα. Ονομάστηκε αρχικά Δήμος Κρανίων (Κράνης ή Κραναίας) και έμβλημα το ίδιο με το σημερινό το μυθικό ήρωα Κέφαλο με το σκύλο του Λαίλαπα. Το όνομα του δήμου προερχόταν από τον Θουκυδίδη που αναφέρει ότι στο σημερινό Αργοστόλι ήταν η αρχαία πόλη Κράνη και η περιοχή λεγόταν Κρανίων γη. Ο Δήμος περιελάμβανε την πόλη και λίγους κοντινούς οικισμούς σε αυτή. Ο Δήμος Αργοστολίου ήταν δήμος του νομού Κεφαλονιάς. Με την εφαρμογή του προγράμματος Καλλικράτης, το 2011, καταργήθηκε και εντάχθηκε στον νέο Δήμο Κεφαλονιάς. Επανασυστάθηκε την 1η Σεπτεμβρίου του 2019, από τη διάσπαση του καλλικρατικού Δήμου Κεφαλονιάς, και πια αποτελείται από τις δημοτικές ενότητες Αργοστολίου, Ελειού-Πρόννων, Λειβαθούς και Ομαλών.